无关言语对一年级小学生阅读影响的眼动研究*

2021-09-27张苏媛兰泽波闫国利

心理与行为研究 2021年4期

张苏媛兰泽波张水孟珠闫国利

(1 教育部人文社会科学重点研究基地天津师范大学心理与行为研究院，天津 300387)(2 天津师范大学心理学部，天津 300387) (3 学生心理发展与学习天津市高校社会科学实验室，天津 300387)(4 天津商业大学马克思主义学院，天津 300134) (5 天津市北辰区佳宁里小学，天津 300400)

1 引言

小学生的日常学习中充满各种各样的背景声音，它可能是在家中学习时电视节目或打电话的声音，也可能是课堂上各种交谈的声音，或是窗外汽车发出的轰鸣声等，这些无关的背景声音是否会对儿童正在进行的认知任务产生干扰是老师和家长比较关注的问题。正在进行的视觉认知任务受到无关的背景声音干扰的现象被称为无关言语效应（Elliott,2002;Jones & Macken,1993）。

最早的无关言语效应是在成人的记忆任务中发现的。Colle 和Welsh（1976）考察短时记忆任务时发现了无关言语干扰记忆，与安静条件下相比，被试在无关言语条件下的记忆成绩显著下降。成人除了在记忆任务中（Jones,Madden,& Miles,1992;Neath,2000），在复杂的阅读任务中也同样存在无关言语效应（何立媛,黄有玉,王梦轩,孟珠,闫国利,2015;孟珠,闫国利,2017;Hyönä & Ekholm,2016;Oswald,Tremblay,& Jones,2000）。近年来，儿童阅读中的无关言语效应研究主要聚焦于背景音的不同特征的作用（Guerra et al.,2021）。

目前，阅读任务中无关言语效应的发生机制有语音干扰假说（phonological disruption）和语义干扰假说（semantic disruption）两种理论（Hughes,2014）。

基于工作记忆模型理论提出的语音干扰假说（Salamé & Baddeley,1982）认为，任何言语信息（有意义或无意义）都会自动进入工作记忆中的语音回路并保存在语音储存装置中，并与视觉材料转换的语音编码在语音储存装置中发生混淆，从而干扰阅读信息的编码和提取。Salamé和Baddeley（1989）认为所有类似言语的输入，无论被试是否可理解，都会自动激活工作记忆中的语音回路从而导致干扰效应产生。Klatte，Lachmann，Schlittmeier和Hellbrück（2010）考察了一年级（7 岁）儿童和其他年级儿童在无关言语（有意义言语）和教室噪音（无意义言语）条件下对名词图片的记忆任务，发现一年级儿童除了受到有意义言语干扰外还受到无意义言语的干扰。有研究者认为语音干扰理论虽然是在记忆任务中发现的，但在阅读过程中，记忆也是一个重要的环节，因此在阅读任务中也可能会观察到类似的干扰（Salamé & Baddeley,1989），该观点在之后的研究中得到证实。Dockrell和Shield（2006）考察了教室噪音（无意义言语）对8 岁儿童阅读理解的影响，发现与安静条件相比，儿童阅读受到教室噪音影响。

语义干扰假说认为，无关言语的干扰主要是来自无关言语的语义特征，而不是声学或语音特征。在以成人为被试的研究中，Martin，Wogalter和Forlano（1988）发现有意义言语（英语）比无意义言语（俄语）对英语读者的阅读理解干扰更大，进而提出语义干扰假说。该假说认为被试对无关言语语义的自动加工干扰了阅读文本中语义内容的提取，也就是说无关言语的语义特征影响了阅读文本语义表征的构建。在以儿童为被试的研究中，Ljung，Sörqvist 和Hygge（2009）考察说话声音和嘈杂的背景音（无意义言语）叠加在一起对12 岁和13 岁儿童阅读的干扰，发现儿童阅读速度和阅读理解均未受到影响。这可能是无关言语语义缺失所致。另一项研究发现有意义言语对干扰控制能力较弱的8～10 岁儿童的阅读产生了更大的干扰（Guerra et al.,2021）。

综上所述，语义干扰假说在成人阅读研究中已经得到一些证实（Oswald et al.,2000;Vasilev,Liversedge,Rowan,Kirkby,& Angele,2019;Yan,Meng,Liu,He,& Paterson,2018），关于儿童阅读中无关言语效应发生的言语特征的研究结果尚存争议，也就是说语义是否为儿童阅读任务中无关言语效应发生的关键尚需要进一步探讨。在以语义加工为主的阅读任务中，对于阅读经验较少，言语自动化加工水平不高的一年级小学生而言（Chein & Schneider,2012），相比语音成分，言语的语义是否成为儿童阅读中无关言语效应发生的关键因素？根据阅读发展理论（Chall,1996），小学一年级（7 岁）儿童处于学会阅读阶段（learning to read），也是正式的阅读教学开始实施的阶段，该阶段儿童的主要任务是掌握词汇、学会基本的阅读方法等。因此研究这个阶段儿童阅读中无关言语效应的发生规律，将有助于为儿童创设适宜的学习环境，提高其阅读和学习效率。

以往考察儿童无关言语效应的研究大多以阅读正确率和反应时为因变量。本研究将运用眼动追踪技术实时记录阅读句子的眼动指标，分析无关言语效应在一年级儿童阅读加工中的时间进程。

本研究参考以往相关研究（俞锦旺等,2020;Vasilev et al.,2019;Yan et al.,2018），使用四种背景音条件，即普通话（有意义言语）、维吾尔语（无意义言语）、白噪音（非言语）以及安静条件，来区分干扰是来自语音还是语义，以探讨无关言语的哪种成分是干扰一年级小学生阅读过程的重要因素。本实验假设：如果干扰来自语音，则普通话和维吾尔语条件都会对阅读产生干扰，且没有显著差异，支持语音干扰假说；如果干扰来自语义，则仅在普通话条件下对阅读产生干扰，维吾尔语条件和白噪音条件都不会有显著差异，支持语义干扰假说。

2 研究方法

2.1 被试

选取天津某小学一年级学生36 名（男生17 名，女生19 名），平均年龄7.58 岁，被试的视力和听力均正常，母语均为汉语，完成实验后可获得一份礼品。

2.2 实验设计

实验采用单因素4 水平（背景音类型：有意义言语、无意义言语、白噪音、安静）被试内设计。

2.3 实验材料

我国小学生曾使用的语文教材有“部编版”（人民教育出版社）、“北师版”（北京师范大学出版社）、“苏教版”（江苏教育出版社）等版本。2019 年秋季全国小学生统一使用“部编版”语文教材，为了避免材料熟悉度对实验结果的影响，本研究从“北师版”和“苏教版”的语文课本（一年级上册、下册）中选取句子作为实验材料。实验共有98 个句子（示例见表1），其中练习句10 个，填充句8 个，实验句80 个，句长10 个字，句中无标点符号，无句法歧义和语义歧义。由天津市某小学一年级的语文教师（8 名）根据一年级小学生阅读要求分别对句子难度与句子的通顺性进行5 点量表的评定，以确保句子材料的难度适合被试当前的阅读水平。本实验的句子难度评定结果M=1.4，SD=0.2（1 代表“非常简单”，5代表“非常难”），句子通顺性评定结果M=1.3，SD=0.2（1 代表“非常通顺”，5 代表“非常不通顺”）。为了检验被试是否认真阅读句子，25% 的句子后面设置了阅读理解判断题。

表1 阅读材料示例

实验所用的无关言语参考了俞锦旺等（2020）的材料，言语内容是维汉双语读物中一篇文章。有意义言语材料由一位女大学生用汉语朗读并录音，无意义言语材料由同一位女生用相同语速的维吾尔语朗读并录音，时长均为12 分钟。再选择同样时长的白噪音作为对照。音频时长可以支持被试完成该条件下的所有实验。背景音播放顺序采用拉丁方平衡，确保每个被试随机接受一种刺激呈现顺序。背景声音的音强为65 dB（A）。

2.4 实验仪器

实验采用Eyelink1000plus 眼动仪记录，仪器采样率为1000 Hz。阅读材料在22 英寸的显示器上呈现，显示器屏幕刷新率为120 Hz，屏幕分辨率为1024×768 像素，显示器距离被试眼睛的距离为70 cm。实验材料用宋体呈现，每个汉字在屏幕上的大小为27×27 像素，占据视角约0.98°。音频材料使用小米5 手机QQ 音频播放器，通过罗技H110头戴式耳机向被试播放。

2.5 程序

（1）熟悉环境。被试进入实验室后，让其熟悉实验环境。（2）熟悉实验程序。主试要求被试戴上耳机，向被试简述实验指导语、实验程序和注意事项，以确保被试对实验程序的理解正确；告知被试，在实验过程中只需要专心阅读，忽略耳机里的声音；并告知被试阅读句子之后，有时会有一些问题需要通过按键“F”或“J”做“是”或“否”的判断。（3）实验校准。实验采用三点校准，被试阅读10 个练习句。（4）正式实验。被试熟悉实验程序之后进入正式实验。整个实验过程大约需要25 分钟。

3 结果

被试在有意义言语、无意义言语、白噪音以及安静条件下的阅读理解判断题的正确率（标准差）分别为83.36%（2.02%），83.33%（2.83%），85.67%（2.69%），83.25%（2.04%）。经单因素重复测量方差分析，不同背景音条件下的正确率无显著差异，F(3,143)=0.23，p>0.05。

根据Rayner（1986）的标准对眼动数据进行删除：（1）注视点少于3 个的句子；（2）注视时间短于80 ms 或者长于1200 ms 的注视点；（3）大于或小于3 个标准差以外的句子。剔除的无效数据占总数据的9%。

参考以往研究（闫国利,孟珠,2018;Meng,Lan,Yan,Marsh,& Liversedge,2020），本研究选取整体眼动指标和局部眼动指标。整体眼动指标反映被试在不同声音条件下对句子阅读的整体特征，包括总阅读时间（句子上所有注视点时间的总和）、平均注视时间（句子上所有注视点的持续时间的平均值）、平均眼跳幅度（句子上所有从当前注视点到下一个注视点距离的平均值）、注视次数（句子上所有注视点的个数）和回视次数（从当前注视点返回到已经注视过区域的次数总和）。局部眼动指标反映被试在目标字（词）上的局部眼动特征。本研究局部分析报告的是句子中所有汉字上各指标的平均值（Meng et al.,2020;Vorstius,Radach,& Lonigan,2014），包括首次注视时间（落在目标字上第一个注视点的持续时间）、凝视时间（从目标字首次注视点到注视其他汉字之前所有注视点持续时间的总和）以及总注视时间（目标字上所有注视点持续时间的总和）。

研究采用线性混合模型（linear mixed models,LMMs）分析眼动数据，使用R 语言（R Development Core Team,2014）环境下的lme4 数据包v.1.1-12。研究将报告回归系数估计值b，标准误SE，t值。|t|≥1.96 时视为效应显著。

3.1 整体指标分析

对被试在不同背景音下句子阅读整体分析的各眼动指标进行统计，结果见表2。

表2 不同背景音下句子阅读整体分析的各项指标平均数

不同背景音条件下的总阅读时间差异显著，表现为有意义言语条件下的总阅读时间显著长于安静条件（b=496.64,SE=127.63,t=3.89,p<0.05）、无意义言语（b=483.60,SE=127.70,t=3.79,p<0.05）和白噪音（b=422.40,SE=127.90,t=3.30,p<0.05）。无意义言语与安静条件下的总阅读时间差异不显著（b=13.04,SE=127.57,t=0.10,p>0.05）。不同背景音条件下句子阅读的注视次数的影响差异显著，表现为有意义言语条件下注视次数显著高于安静条件（b=0.78,SE=0.30,t=2.60,p<0.05）和无意义言语条件（b=0.95,SE=0.30,t=3.19,p<0.05）。无意义言语与安静条件下注视次数差异不显著（b=0.18,SE=0.30,t=0.59,p>0.05）。白噪音和安静条件下差异不显著（b=0.31,SE=0.29,t=1.02,p>0.05）。

不同背景音条件下被试的平均眼跳幅度存在差异，有意义言语的平均眼跳幅度显著长于安静条件（b=0.07,SE=0.02,t=3.69,p<0.05）、无意义言语（b=0.05,SE=0.02,t=2.89,p<0.05）和白噪音条件（b=0.09,SE=0.02,t=4.68,p<0.05）。无意义言语与安静条件下（b=0.02,SE=0.02,t=0.87,p>0.05）平均眼跳幅度差异不显著。白噪音和安静条件下差异也不显著（b=0.02,SE=0.02,t=0.99,p>0.05）。

有意义言语条件下的回视次数显著多于安静条件（b=0.43,SE=0.10,t=3.69,p<0.05），其他背景音条件下均不显著。背景音在平均注视时间上没有显著差异（|t|s≤0.68）。

由以上结果可知，有意义言语对小学生阅读产生的干扰最大，表现为总阅读时间更长、注视次数和回视次数更多、平均眼跳幅度更长。

3.2 局部指标分析

对被试在不同背景音下句子阅读局部分析的各眼动指标进行统计，结果见表3。

表3 不同背景音下句子阅读局部分析的各项指标平均数

结果显示：首次注视时间上不同类型的背景音之间的差异不显著（|t|s≤0.39），凝视时间上不同背景音之间差异不显著（|t|s≤0.63），说明背景音对小学生阅读词汇加工的早期阶段没有影响。总注视时间反映词汇加工晚期的情况，结果发现不同背景音条件下的总注视时间有显著差异，有意义言语条件下的总注视时间要显著长于无意义言语（b=54.11,SE=8.42,t=6.43,p<0.05）、白噪音（b=44.44,SE=8.41,t=5.29,p<0.05）和安静条件（b=55.49,SE=8.38,t=6.62,p<0.05）。无意义言语与安静条件下总注视时间差异不显著（b=1.38,SE=8.38,t=0.17,p>0.05）。白噪音和安静条件下差异不显著（b=11.05,SE=8.36,t=1.32,p>0.05）。结果显示，被试在不同背景音条件下首次注视时间和凝视时间无显著差异，有意义言语背景下的总注视时间显著长于其他言语条件。根据以上结果可推测，有意义言语影响儿童词汇加工的晚期阶段。

4 讨论

本研究主要探讨了四种背景音（有意义言语、无意义言语、白噪音、安静）条件下对一年级学生句子阅读的影响。研究主要关注两个方面：一是无关言语是否干扰了一年级小学生的句子阅读行为，进一步探究无关言语干扰儿童阅读主要来自言语的语义成分还是语音成分。二是考察无关言语对儿童句子阅读影响的发生阶段。结果表明，无关言语的语义成分干扰了一年级儿童句子阅读，具体表现为：相对于无意义言语、白噪音以及安静条件，有意义言语条件下的总阅读时间更长，注视次数和回视次数更多，眼跳长度更大。局部指标分析结果显示，一年级儿童的首次注视时间和凝视时间在不同背景音条件下无显著差异，但总注视时间在有意义言语条件下显著长于其他三种条件，说明有意义言语干扰了被试词汇的晚期加工阶段。

4.1 一年级小学生阅读加工中的无关言语效应

本研究发现有意义言语（汉语）干扰了一年级小学生阅读加工过程。本实验操纵了无关言语的语义特征，对于一年级儿童而言，有意义言语是可理解的，具有语义特征的，而无意义言语（维吾尔语）对于被试是不可理解的，不具有语义特征。结果表明，有意义言语条件下的儿童阅读受到了显著的干扰，也就是说无关言语的语义成分干扰了儿童阅读。这与成人在阅读任务中的无关言语效应的研究结果一致（Cauchard,Cane,& Weger,2012;Hyönä & Ekholm,2016;Yan et al.,2018）。

本研究结果支持了语义干扰假说，该假说认为无关言语的语义特征会干扰阅读文本的语义整合。相比之下，无意义言语（维吾尔语）与白噪音和安静条件相比并没有显著差异，也就说具备言语声学特征的无意义言语没有对儿童阅读产生干扰，因此，本研究结果并不支持Salamé和Baddeley（1982）提出的语音干扰理论。根据该假说的观点，任何言语（有意义言语和无意义言语）对视觉加工任务都会产生干扰，而在本研究中，无意义言语并没有产生显著的干扰。

虽然本研究不支持语音干扰假说，但是，对于儿童阅读的无关言语效应无语音干扰的结论应该谨慎对待。本研究中，无意义言语没有产生干扰可能与选取的语音干扰的类型有一定的关系。本研究选取维吾尔语作为无意义言语，但是，如果选择汉语的语音作为干扰刺激，比如将句子中汉字的语序随机打乱，这种条件下可能由于部分字水平上可通达语义从而出现干扰，这值得进一步探讨。

4.2 无关言语效应对一年级小学生词汇加工的影响

阅读中的词汇加工包含不同的阶段，眼动技术能够有效反映词汇加工的早期阶段和晚期阶段（闫国利,熊建萍等,2013），其中首次注视时间和凝视时间反映词汇通达的早期加工效率，总注视时间则反映词汇通达的晚期加工水平（Rayner,1986）。

在以成人为被试的研究中，无关言语影响词汇加工哪些阶段的结论并不一致。Yan 等（2018）发现仅在首次注视时间和凝视时间上表现出背景音和词频效应的交互作用，说明无关言语干扰了词汇加工早期阶段。也有研究发现无关言语影响词汇的晚期加工，Cauchard 等（2012）发现在电视节目声音（有意义言语）的条件下阅读篇章，重新阅读时间（look-back fixation time）显著增加，表明无关言语影响了语义信息（晚期）的整合阶段。那么，有意义言语如何影响儿童阅读中的不同加工阶段？

本研究发现，背景言语的语义成分影响了儿童词汇加工中的眼动特征，有意义言语条件下总注视时间显著长于其他条件，可以推测有意义言语影响了儿童句子阅读晚期加工阶段，即有意义言语干扰了词汇通达。

值得注意的是，与成人被试不同，儿童在有意义言语条件下眼跳幅度显著大于其他三种条件。一般而言，熟练的阅读者在阅读过程中会表现出眼跳幅度大于初级阅读者的眼动特征（闫国利,张巧明,白学军,2013）。较大的眼跳幅度说明读者在一次注视时获取信息范围较大。但是，本研究发现，与其他条件相比，有意义言语条件下被试出现了较大眼跳幅度。将研究中使用的几个眼动指标综合考察得知，反映阅读效率最关键的眼动指标，即总阅读时间，在有意义言语条件下显著长于其他条件。而且，有意义言语条件下被试的注视次数和回视次数显著增加。回视反映了词汇通达和句子整合的过程（闫国利,熊建萍等,2013），是读者阅读加工出现困难而采取的策略（Rayner,1986）。可以推测在本研究中，儿童采取了较大的眼跳幅度浏览（加工）句子，但没有很好地理解句子语义，因此，需要采取更多的回视来重新加工之前跳过去的信息以进行弥补。因此，可以说无关言语的语义成分加重了汉语初学者的认知负荷，并对句意的整合过程产生了干扰。

从实践的角度，本研究可以帮助老师和家长认识到学习环境对儿童阅读的干扰。因此，在学校开展教学活动时，教师要努力排除不必要的干扰，营造安静的学习氛围。在家里，家长应尽量避免在儿童学习时看电视、打电话或聊天，这些行为都会影响儿童学习。